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Soutenance de Beddar Antar

République Algérienne Démocratique Et Populaire

Ministère De L’enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique

Université 20 Août 1955- Skikda

Faculté De Technologie, Département De Génie électrique

 

Option: Automatique

Thèse présentée par:  Mr Beddar Antar, Pour L’obtention Du diplôme de Doctorat

Thème: Adaptativité des régulateurs d’ordre fractionnaire à la commande vectorielle des machines électriques : application à la machine synchrone à aimant permanent

Soutenue publiquement le …/…/2017             

Jury Composé De:

Lachouri Abderrazak

BouzekriHacene

Krim Fateh

Toufik Bouden

Mehennaoui Lamine

Professeur

Professeur

Professeur

Professeur

MCA

Président

Directeur de thèse

Examinateur

Examinateur

Examinateur

Université de Skikda

Université de Skikda

Université de Setif

Université de Jijel

Université de Skikda

 

 

 

 

 

 

Résumé 

De nos jours, l'énergie éolienne est une alternative prometteuse aux sources d'énergie traditionnelles. En raison de la pénétration croissante de l'énergie éolienne, Les améliorations des stratégies de contrôle deviennent un nouveau défi pour les fabricants afin de se conformer aux exigences d'interconnexion au réseau. Ce projet se concentre sur les stratégies de contrôle basées sur l’utilisation des opérateurs d’intégration et de dérivation d’ordre fractionnaire pour assurer un facteur de puissance unitaire et maximiser la puissance extraite d’un système de conversion de l’énergie éolienne a vitesse variable connecté au réseau et alimente une charge non linaire. Le système éolien étudié constitue d’un émulateur de turbine directement connecté à une machine synchrone à aimants permanent connecté au réseau à travers deux convertisseurs liés par un bus de tension continue. Des nouvelles structures qui combine entre le PI classique et le PI fractionnaire avec un organe de commutation conventionnel et floue sont proposé. Les structures d’ordre fractionnaire proposé sont intégrées dans la boucle de vitesse de la commande vectorielle pour assurer une extraction maximale de la puissance disponible, et sont intégrés dans la boucle du bus continue de la commande directe de puissance pour contrôler la puissance active et réactive échanger avec le réseau tout on assure un facteur de puissance unitaire. Un modèle de simulation de la chaine complète est réalisé dans l’environnement MATLAB/ SimPowerSystems. Différents tests de variation de la vitesse du vent et de la charge sont évalués. Les résultats de simulation obtenus ont été validés expérimentalement au laboratoire, où le comportement de la turbine a été simulé par un émulateur à base d’un moteur à courant continue fait tourné une machine synchrone à aimants permanent connecté au réseau triphasé (50Hz, 50V) à travers deux convertisseurs de puissance connectés par une condensateur. 

Mots clés : calcul fractionnaire, contrôleurs fractionnaires, contrôleur hybride floue, commande vectorielle, la commande directe de puissance, MSAP, énergie éolienne, émulateur de turbine, connexion au réseau.

Abstract:

Nowadays, wind energy is a promising alternative to the traditional energy sources. Due to the increasing wind power penetration, the improvements of the control strategies become a new challenge for the manufacturers in order to comply with the grid interconnection requirements. This works focuses on the controls strategies based on the fractional order operators to ensure unity power factor and extract the maximum power available of a grid connected variable speed wind energy conversion system. The system studied consist of wind turbine emulator based on DC motor direct drive a permanent magnet synchronous machine connected to the grid via tow back-to-back converter. A new structure combine between conventional PI controller and a fractional order PI controller with a conventional and fuzzy decision maker have been proposed. The proposed controllers have been integrated in the speed loop of field oriented control to extract the maximum power available, and was been integrated in the DC bus voltage loop to control the active and reactive power exchange with the grid and ensure a unity power factor. Deferent tests of variation in wind speed and load have been evaluated. The obtained simulations result has been validated experimentally in laboratory, where a wind turban emulator based on DC motor direct drive a permanent magnet synchronous machine connected to the grid through tow buck-to-buck converters linked by a dc bus voltage.

Keywords: fractional calculus, fractional controllers, fuzzy hybrid controller, field oriented control, direct power control, PMSM, wind energy, turbine emulator, grid connected.

ملخص

في ايامنا الحاليه,طاقة الرياح تعتبر بديل جيد ل الطاقات القديمة. بالرجوع الى المكانه التي تحتلها طاقه الرياح, فان تطوير نظم التحكم يعتبر تحديا فعليا من اجل دمجها مع الشبكة الكهربائية. هذا العمل يركز على استراتيجيات التحكم المعتمدة على التكامل والتفاضل ذو الدرجة الكسرية المطبقة على نظام تحويل طاقه الرياح متغير السرعه الموصول مع الشبكة الكهربائية والذي يغذي مقاومة غير خطية من اجل استخراج الطاقة القصوى المتوفرة و ضمان معامل طاقة قريب من الوحدة. النظام المدروس في هذا العمل يتكون من محاكي توربين  حقيقي مبنى على محرك ذي التيار المستمر موصول ب محرك متزامن ذو مغنطيس دائم موصول مع الشبكة بواصلة محولين ل الطاقة الكهربائية. عدة تصاميم تجمع بين المتحكم الطردي التكاملي الكلاسيكي والمتحكم الطردي التكاملي ذي الدرجة الكسرية مع متخذ قرار كلاسيسي واخر يعتمد على المنطق الضبابي قد اقترحت. المتحكمات المقترحة تم دمجها في حلقة التحكم في السرعة في استراتيجة التحكم الشعاعي من اجل الوصول الى استخراج الطاقة القصوى المتوفرة وكذلك تم دمجها في حلقة التحكم في فرق الكمون المستمرللستراتيجية التحكم المباشر في الطاقة من اجل التحكم في الطاقة الفعالة و الرجعية المتبادلة مع الشبكة وضمان معامل طاقة قريب من الوحدة. العديد من الاختبارات المبنية على التغير في سرعة الرياح و المقاومة الموصولة مع النظام تم القيام بها. نتائج المحاكاة المتحصل عليها تم اثباتها تطبيقيا في المخبر, اين تم بناء محاكي ل التربين الهوائي بالاعتماد على محرك ذي التيار المستمر موصول على محرك متزامن ذو مغناطيس دائم موصول الى الشبكة بواسطة محولين ل الطاقة مربوطين ب مكثفة.

كلمات مفتاحيه :الحساب الكسري, المتحكمات الكسرية,المتحكم الضبابي المختلط, التحكم الشعاعي, التحكم المباشر في الطاقة, المحرك المتزامن’ طاقة الرياح’ محاكي التوربين’ الدمج مع الشبكة.

 

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